專利名稱：一種蓄電池管理控制系統(tǒng)的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種蓄電池，特別涉及蓄電池電能管理和控制系統(tǒng)。
背景技術：
隨著現(xiàn)代化建設的快速發(fā)展，能源需求增長和能源短缺都十分突出，尤其能源 的大量低效能的消耗給環(huán)境污染帶來了的嚴重影響。蓄電池作為儲存電能的作用環(huán)節(jié)，人們對蓄電池的安全可靠地連續(xù)工作有著很 高的期待。例如功率要求較大的電動汽車、電動游船、高層樓房的電梯備用電源、太陽 光伏發(fā)電設備中的蓄能電源中的蓄電池、醫(yī)療急救中的備用電源等都離不開蓄電池。然而目前蓄電池的應用中，蓄電池的實際容量不易確定，用戶無法知道自己使 用的蓄電池充滿之后，究竟充入了多少電量，使用一段時間之后用了多少電量，還剩多 少電量，從而無法確定蓄電池的性能；同時現(xiàn)在使用蓄電池的時候都是很多電池串聯(lián)在 一起使用，當其中某一個出現(xiàn)故障的時候，整個電路就無法工作，工作可靠性低，而且 維修的時候需要將所有的蓄電池都檢測一遍來確定究竟是哪個壞了，維修成本很高。

發(fā)明內容
針對上述缺陷，本發(fā)明的目的在于提供一種蓄電池的管理控制系統(tǒng)，能夠對蓄 電池的電量進行實時檢測，并通過檢測蓄電池的電量來確定故障蓄電池并將其隔離開， 使其他蓄電池能夠正常工作。本發(fā)明的技術方案一種蓄電池管理控制系統(tǒng)，包括檢測模塊，電池管理控制 模塊，分斷驅動模塊，供斷電切換開關，數(shù)據(jù)存儲模塊，
檢測模塊，用于檢測電池充電電流和放電電流以及電壓，并將得到的電流和電壓信
號A/D轉換；
電池管理控制模塊，連接到所述檢測模塊上，用于接收檢測模塊的電流和電壓信 號，并根據(jù)接收的信號控制分斷驅動模塊；
分斷驅動模塊，連接供斷電切換開關，用于接收電池管理控制模塊的控制信號來驅 動供斷電切換開關；
供斷電切換開關，設置在電池輸出端與用電電路之間，用于將電池斷開或接入用電 電路；
數(shù)據(jù)存儲模塊，連接電池管理控制模塊，用于存儲電池管理控制模塊接收的電流和 電壓數(shù)據(jù)。作為優(yōu)選，所述電池管理控制模塊將接收的電流數(shù)據(jù)處理得到電池的充電電 量、放電電量以及剩余電量。作為優(yōu)選，所述電池管理控制模塊連接有數(shù)據(jù)顯示模塊，用于顯示電池的充電 電量、放電電量以及剩余電量。作為優(yōu)選，所述的檢測模塊采用的檢測元件為霍爾電流傳感器。
作為優(yōu)選，所述電池管理控制模塊連接有報警模塊，用于警示電池電量異常。作為優(yōu)選，所述供斷電切換開關設置在電池一側輸出端與用電電路之間
作為優(yōu)選，所述供斷電切換開關采用繼電器開關，包括兩個靜觸臂，第一靜觸臂、 第二靜觸臂，一個動觸臂，第一靜觸臂連接蓄電池的輸出端，動觸臂作為裝了管理控制 系統(tǒng)的蓄電池的輸出端，接入到用電電路中，兩組開關的第二靜觸臂之間相連；電池管 理控制模塊根據(jù)檢測模塊采集過來的電流數(shù)據(jù)，將電流數(shù)據(jù)進行時間累積計算得到蓄電 池的電量，如果電池的剩余電量已經(jīng)無法工作了，那電池管理控制模塊會發(fā)出控制信號 控制分斷驅動模塊，分斷驅動模塊驅動動觸臂與第一靜觸臂斷開而與第二靜觸臂接通， 蓄電池就與整個用電電路斷開；當檢測模塊檢測到換上的電池的電量恢復正常后，電池 管理控制模塊會控制分斷驅動模塊，分斷驅動模塊驅動動觸臂與第二靜觸臂斷開而與第 一靜觸臂接通，蓄電池重新接入到用電電路中。作為優(yōu)選，所述供斷電切換開關采用場效應管開關，在蓄電池的輸出端與管理 控制系統(tǒng)的輸出端之間設置兩組場效應管開關，第一場效應管開關、第二場效應管開 關，同時管理控制系統(tǒng)的兩個輸出端之間直接連接并且在中間設置第三場效應管開關， 電池管理控制模塊根據(jù)檢測模塊采集過來的電流數(shù)據(jù)，將電流數(shù)據(jù)進行時間累積計算得 到蓄電池的電量，如果電池的剩余電量已經(jīng)無法工作了，那電池管理控制模塊會發(fā)出控 制信號控制分斷驅動模塊，分斷驅動模塊驅動第一、第二場效應管開關截止，第三場效 應管開關導通，從而將蓄電池從用電電路中斷開；當檢測模塊檢測到換上的電池的電量 恢復正常后，電池管理控制模塊會控制分斷驅動模塊，分斷驅動模塊驅動第一、第二場 效應管開關導通，第三場效應管開關截止，蓄電池重新接入到用電電路中。作為優(yōu)選，所述電池管理控制模塊連接有與外部通訊的通訊接口。作為優(yōu)選，蓄電池輸出端連接有升降壓處理模塊，升降壓處理模塊將蓄電池本 身的輸出電壓進行升壓/降壓處理之后作為電源來提供給本電池管理控制模塊，當蓄電 池的電壓較大時，就進行降壓處理，當蓄電池的電壓過小時，就進行升壓處理。本發(fā)明的有益效果
第一、通過檢測模塊對蓄電池輸入輸出電流采樣檢測，能夠將電池充電電量、蓄能 電量、放電電量、供電消耗、剩余電量等實時記錄下來，并可以顯示出來，可以讓用戶 隨時掌握蓄電池的工作狀態(tài)和性能，能夠根據(jù)電池的使用情況及時的處理。第二、對突然的蓄電池失效，在工作中發(fā)生了意料之外的情況；如蓄電池電量 急劇下降、內阻迅速增加、電動勢消失、電池電壓變負(已經(jīng)損壞到不能再工作的地步 了而成為了供電阻礙)，內部損耗迅速增加而產(chǎn)生電池體發(fā)熱、爆裂、燃燒等等；采取 了將失效蓄電池隔離彈出的控制方法，保證在預期的時間內可以可靠地續(xù)航。第三、采取了動態(tài)跟蹤監(jiān)測的控制措施，如果失效蓄電池被更換后，經(jīng)過自動 測試符合了替換要求時，控制電路自動重新讓蓄電池接入工作狀態(tài)，使蓄電池的檢修和 維護都非常方便。第四、本發(fā)明的設計有一個通訊接口，在很多個蓄電池組合連接使用的時候， 能夠通過通訊接口將每個蓄電池配備的管理控制系統(tǒng)連接起來進行整合管理。


圖1為本發(fā)明實施例1的原理框圖； 圖2為本發(fā)明實施例1的結構示意圖； 圖3為本發(fā)明實施例2的結構示意圖4、圖5為本發(fā)明實施例3的原理框圖； 圖6為本發(fā)明實施例4的原理框圖； 圖7、圖8為本發(fā)明實施例5的原理框圖。
具體實施例方式實施例1
如圖1，本管理控制系統(tǒng)1直接嵌入到蓄電池殼2內，本管理控制系統(tǒng)1上有兩個 輸出端5，蓄電池的兩個輸出端3和本管理控制系統(tǒng)1上的兩個輸出端5之間設置有供斷 電切換開關4，本管理控制系統(tǒng)上的兩個輸出端5作為蓄電池使用時的輸出端，即蓄電池 與其他蓄電池串聯(lián)接入到用電電路中去的時候，直接從本管理控制系統(tǒng)上的兩個輸出端5 接出來就可。如圖2，在蓄電池的一個輸出端，輸出端1負極(一)連接有檢測模塊的采樣 電阻，采樣電阻連接A/D轉換電路，A/D轉換電路接入到電池管理控制模塊，電池管理 控制模塊連接分斷驅動模塊，分斷驅動模塊控制著供斷電切換開關，供斷電切換開關采 用繼電器，包括兩個靜觸臂ΚΙ、K3，第一靜觸臂K1、第二靜觸臂K3，一個動觸臂K2， 第一靜觸臂Kl連接蓄電池的輸出端，動觸臂K2作為裝了管理控制系統(tǒng)的蓄電池的輸出 端，接入到用電電路中，兩組開關的第二靜觸臂K3之間相連。動觸臂K2受分斷驅動模 塊控制可分別選擇與兩個靜觸臂ΚΙ、K3中的一個接通，而與另外一個斷開，當動觸臂 K2與第一靜觸臂Kl接通，蓄電池作為一個正常的蓄電池接入到用電電路中，當動觸臂 K2與第一靜觸臂Kl斷開而與第二靜觸臂K3接通后，蓄電池就與整個用電電路斷開，相 當于蓄電池的兩個輸出端短路，從而將蓄電池從用電電路中彈出隔開。當裝有管理控制系統(tǒng)的蓄電池很多個串聯(lián)起來接入到用電電路中進行供電使用 的時候，蓄電池對外放電，檢測模塊的采樣元件采用采樣電阻對輸出電流進行采樣，然 后經(jīng)過A/D轉換電路進行A/D轉換，轉換后的數(shù)字信號傳輸?shù)诫姵毓芾砜刂颇K，在 蓄電池整個的放電過程中，采樣電阻實時的進行采樣，通過對采樣電流的時間累積，電 池管理控制模塊得到整個放電過程的放電電量，即用戶使用了多少電量；同樣當蓄電池 沒電的時候對其充電，在充電過程中，采樣電阻對輸入的電流進行采樣，最后電池管理 控制模塊得到整個充電過程中充入的充電電量，電池管理控制模塊將每次得到的充電電 量、放電電量存儲在數(shù)據(jù)存儲模塊中，這樣每次充入了多少電量，使用了多少電量，還 剩多少電量都可以得到。電池管理控制模塊根據(jù)檢測模塊采集過來的電流數(shù)據(jù)，將電流數(shù)據(jù)進行時間累 積計算得到蓄電池的電量情況，如果電池的剩余電量已經(jīng)無法工作了，那電池管理控制 模塊會發(fā)出控制信號控制分斷驅動模塊，分斷驅動模塊驅動動觸臂K2與第一靜觸臂Kl 斷開而與第二靜觸臂K3接通，蓄電池就與整個用電電路斷開，從而將蓄電池從用電電路 中彈出隔開，用電電路中的其他部件以及其余為電路供電的蓄電池能夠正常工作而不受影響。將不能工作的蓄電池拿掉，換上能夠工作的電池，由于檢測模塊是實時檢測，所 以當檢測模塊檢測到換上的電池的電量電壓恢復正常后，電池管理控制模塊會控制分斷 驅動模塊，分斷驅動模塊驅動動觸臂K2與第二靜觸臂K3斷開而與第一靜觸臂Kl接通， 這樣又重新將蓄電池作為一個正常的蓄電池接入到用電電路中，既不會影響用電電路的 正常工作，同時檢修更換也非常的方便。同時檢測模塊根據(jù)采樣電阻的采樣電流得到蓄電池的電壓，對蓄電池的端電壓進 行檢測，當檢測到蓄電池的端電壓出現(xiàn)異常情況，也會將蓄電池進行斷開隔離的動作。在本發(fā)明中可以設置數(shù)據(jù)顯示模塊，連接到電池管理控制模塊，電池管理控制 模塊得到的各種電池的參數(shù)，如充電電量、放電電量以及剩余電量都可以顯示在上面， 方便用戶查詢。數(shù)據(jù)顯示模塊可以采用LED數(shù)碼管或者液晶顯示屏顯示。電池管理控制模塊連接有報警模塊，用于警示電池電量異常，當電池的電量不 足以支持其繼續(xù)工作的時候，報警模塊就會警示，報警模塊采用LED燈光閃爍，蜂鳴器 呼叫等方式報警。電池管理控制模塊連接有通訊接口，在很多個蓄電池組合連接使用的時候，能 夠通過通訊接口將每個蓄電池配備的管理控制系統(tǒng)連接起來進行整合管理。蓄電池輸出端連接有升壓處理模塊，升壓處理模塊將蓄電池本身的輸出電壓進 行升壓/降壓處理之后作為電源來提供給本電池管理控制模塊。本發(fā)明中還設置有手動復位按鈕，當剛出廠的蓄電池裝上本發(fā)明的管理控制系 統(tǒng)的時候，通過按動復位按鈕，控制分斷切換開關切換，使蓄電池接入到用電電路中去。實施例2
如圖3，與實施例1相比，本實施例的管理控制系統(tǒng)是外掛在蓄電池殼2外，蓄電池 的兩個輸出端3通過接線分別接入到管理控制系統(tǒng)1上的兩個輸出端5，蓄電池與管理控 制系統(tǒng)分開設置，這樣更換電池的時候會更加的方便。本實施例的其他技術特征與實施 例1相同。實施例3
如圖4、5，與實施例1、2相比，本實施例的供斷電切換開關只設置一組，設置在蓄 電池輸出端的一端，正極端(+ )(如圖4)或者負極端(一)(如圖5)，供斷電切 換開關同樣采用繼電器，包括兩個靜觸臂，第一靜觸臂K1、第二靜觸臂K3，一個動觸臂 K2，第一靜觸臂Kl連接蓄電池的一個輸出端(正極端(+ )或者負極端(一))，動觸 臂K2作為裝了管理控制系統(tǒng)的蓄電池的輸出端，接入到用電電路中，第二靜觸臂K3與 蓄電池的另外一個輸出端(負極端(一)或者正極端(+ ))相連。動觸臂K2受分斷 驅動模塊控制可分別選擇與兩個靜觸臂Kl、K3中的一個接通，而與另外一個斷開，當動 觸臂K2與第一靜觸臂Kl接通，蓄電池作為一個正常的蓄電池接入到用電電路中，當動 觸臂K2與第一靜觸臂Kl斷開而與第二靜觸臂K3接通后，蓄電池就與整個用電電路斷 開，相當于蓄電池的兩個輸出端短路，從而將蓄電池從用電電路中彈出隔開。設置一組 開關同樣可以使蓄電池斷開或者接入到用電電路中，節(jié)省了成本。實施例4
如圖6，本實施例與前面不同之處在于，一是供斷電切換開關采用的是場效應管開關，在蓄電池的輸出端與管理控制系統(tǒng)的輸出端之間設置兩組場效應管開關，第一場效 應管開關U1、第二場效應管開關U2，同時管理控制系統(tǒng)的兩個輸出端之間通過一根線 直接連接，并且在中間設置第三場效應管開關U3，當蓄電池電量不足需要斷開時，分斷 驅動模塊驅動第一、第二場效應管開關Ul、U2截止，第三場效應管開關U3導通，從而 將蓄電池從電路中斷開，輸出端之間直接接通短路，用電電路的其余部分不受影響。場 效應管開關所需要的驅動電流較小，同時體積小，能夠使整個系統(tǒng)更易于集成化、模塊 化。本實施例與前面另一處不同在于，檢測模塊選用的檢測采樣元件為霍爾電流傳 感器，霍爾電流傳感器能夠采樣更大的電流(大于2000A)，從而能夠應用于更大電流的 蓄電池。實施例5
如圖7、8，本實施例與實施例4不同之處在于，本實施例在蓄電池的輸出端與管理 控制系統(tǒng)的輸出端之間設置的場效應管開關Ul、U2改為一個，設置在正極端(+ )的第 一場效應管開關Ul (如圖7)或者負極端(一)的第二場效應管開關U2 (如圖8)， 當蓄電池電量不足需要斷開時，分斷驅動模塊驅動第一場效應管開關Ul或第二場效應管 開關U2截止，第三場效應管開關U3導通，從而將蓄電池從電路中斷開，輸出端之間直 接接通短路，用電電路的其余部分不受影響。設置一個場效應管開關同樣可以使蓄電池 斷開或者接入到用電電路中，節(jié)省了成本。
權利要求
1.一種蓄電池管理控制系統(tǒng)，包括檢測模塊，電池管理控制模塊，分斷驅動模塊， 供斷電切換開關，數(shù)據(jù)存儲模塊，其特征在于；檢測模塊，用于檢測電池充電電流和放電電流以及電壓，并將得到的電流和電壓信號A/D轉換；電池管理控制模塊，連接到所述檢測模塊上，用于接收檢測模塊的電流和電壓信 號，并根據(jù)接收的信號控制分斷驅動模塊；分斷驅動模塊，連接供斷電切換開關，用于接收電池管理控制模塊的控制信號來驅 動供斷電切換開關；供斷電切換開關，設置在電池輸出端與用電電路之間，用于將電池斷開或接入用電 電路；數(shù)據(jù)存儲模塊，連接電池管理控制模塊，用于存儲電池管理控制模塊接收的電流和 電壓數(shù)據(jù)。
2.根據(jù)權利要求1所述的一種蓄電池管理控制系統(tǒng)，其特征在于，所述電池管理控制 模塊將接收的電流數(shù)據(jù)處理得到電池的充電電量、放電電量以及剩余電量。
3.根據(jù)權利要求2所述的一種蓄電池管理控制系統(tǒng)，其特征在于，所述電池管理控制 模塊連接有數(shù)據(jù)顯示模塊，用于顯示電池的充電電量、放電電量以及剩余電量。
4.根據(jù)權利要求1所述的一種蓄電池管理控制系統(tǒng)，其特征在于，所述的檢測模塊采 用的檢測元件為霍爾電流傳感器。
5.根據(jù)權利要求1所述的一種蓄電池管理控制系統(tǒng)，其特征在于，所述電池管理控制 模塊連接有報警模塊，用于警示電池電量異常。
6.根據(jù)權利要求1所述的一種蓄電池管理控制系統(tǒng)，其特征在于，所述供斷電切換開 關設置在電池一側輸出端與用電電路之間。
7.根據(jù)權利要求1所述的一種蓄電池管理控制系統(tǒng)，其特征在于，所述供斷電切換 開關采用繼電器開關，包括兩個靜觸臂，第一靜觸臂(Kl)、第二靜觸臂(K3)，一個 動觸臂(K2)，第一靜觸臂(Kl)連接蓄電池的輸出端，動觸臂(K2)作為裝了管理 控制系統(tǒng)的蓄電池的輸出端，接入到用電電路中，兩組開關的第二靜觸臂(K3)之間相 連；電池管理控制模塊根據(jù)檢測模塊采集過來的電流數(shù)據(jù)，將電流數(shù)據(jù)進行時間累積計 算得到蓄電池的電量，如果電池的剩余電量已經(jīng)無法工作了，那電池管理控制模塊會發(fā) 出控制信號控制分斷驅動模塊，分斷驅動模塊驅動動觸臂(K2)與第一靜觸臂(Kl)斷 開而與第二靜觸臂(K3)接通，蓄電池就與整個用電電路斷開；當檢測模塊檢測到換上 的電池的電量恢復正常后，電池管理控制模塊會控制分斷驅動模塊，分斷驅動模塊驅動 動觸臂(K2)與第二靜觸臂(K3)斷開而與第一靜觸臂(Kl)接通，蓄電池重新接入 到用電電路中。
8.根據(jù)權利要求4所述的一種蓄電池管理控制系統(tǒng)，其特征在于，所述供斷電切換開 關采用場效應管開關，在蓄電池的輸出端與管理控制系統(tǒng)的輸出端之間設置兩組場效應 管開關，第一場效應管開關(Ul)、第二場效應管開關(U2)，同時管理控制系統(tǒng)的兩 個輸出端之間直接連接并且在中間設置第三場效應管開關(U3)，電池管理控制模塊根 據(jù)檢測模塊采集過來的電流數(shù)據(jù)，將電流數(shù)據(jù)進行時間累積計算得到蓄電池的電量，如 果電池的剩余電量已經(jīng)無法工作了，那電池管理控制模塊會發(fā)出控制信號控制分斷驅動模塊，分斷驅動模塊驅動第一、第二場效應管開關(Ul、U2)截止，第三場效應管開關 (U3)導通，從而將蓄電池從用電電路中斷開；當檢測模塊檢測到換上的電池的電量恢 復正常后，電池管理控制模塊會控制分斷驅動模塊，分斷驅動模塊驅動第一、第二場效 應管開關(Ul、U2)導通，第三場效應管開關(U3)截止，蓄電池重新接入到用電電 路中。
9.根據(jù)權利要求1所述的一種蓄電池管理控制系統(tǒng)，其特征在于，所述電池管理控制 模塊連接有與外部通訊的通訊接口。
10.根據(jù)權利要求1所述的一種蓄電池管理控制系統(tǒng)，其特征在于，蓄電池輸出端連 接有升降壓處理模塊，升降壓處理模塊將該蓄電池本身的輸出電壓進行升壓或降壓處理 之后作為電源來提供給本電池管理控制模塊。
全文摘要
本發(fā)明公開一種蓄電池的管理控制系統(tǒng)，安裝在蓄電池的正、負兩個電極與外部負載的兩端之間，通過檢測模塊對蓄電池的電量電壓進行檢測，然后電池管理控制模塊根據(jù)檢測信號對蓄電池進行充電、供電的管理，對失效的蓄電池發(fā)出報警，自動或遙控蓄電池的退出及總電流回路的開關，能夠準確的確定蓄電池的實際容量，從而確定蓄電池的性能，使用電電路能夠可靠穩(wěn)定的運行。
文檔編號G01R31/36GK102025179SQ20101060154
公開日2011年4月20日 申請日期2010年12月24日 優(yōu)先權日2010年12月24日
發(fā)明者胡會明, 陸華洋 申請人:浙江科技學院